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通信网中的多层交换技术说明

导读: 数据链路层,从传统意义上讲,真正的交换即是属于这一层。在这一层中采用了基于硬件的转发机制,能够转发各种数据链路层的协议,包括局域网(LAN)中的以太网和高速令牌环网(FD-DI)以及广域网(WAN)中通过VC交换的帧中继(FR)和异步转移模式(ATM)等,经典的LAN多端口网桥也属于这一层。

  国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互连参考模型(OSI-RM)的下四层(物理层、数据链路层、网络层、传输层)为通信层,因此可以最底层逐一分析:

  (1)第一层

  为物理层,传统的电路交换就属于这一层。

  (2)第二层

  为数据链路层,从传统意义上讲,真正的交换即是属于这一层。在这一层中采用了基于硬件的转发机制,能够转发各种数据链路层的协议,包括局域网(LAN)中的以太网和高速令牌环网(FD-DI)以及广域网(WAN)中通过VC交换的帧中继(FR)和异步转移模式(ATM)等,经典的LAN多端口网桥也属于这一层。该层支持简单的网络分段,并能令网络性能有明显的改善。这第二层交换的流行,带支了第三层和第四层交换的发展。

  (3)第三层

  是网络层,主要的任务是为分组寻找合适的路由。传统的路由器由于使用软件和通用的CPU来实现对数据报的转发,因而延迟比较大,转发的速度也比较慢,而第三层交换正是针对这个问题提出的。所谓第三层交换并非只使用第三层的功能,而是把第三层的路由选择与第二层的交换功能结合了起来,实现了网络的快速分组。相应地,第三层交换机的目标也在于要兼备两个特征,并通常采用专用集成电路(ASIC:SupplicationSpecificIntegratedCircuit)将常用的软件功能固化在硬件这中,形成完备的路由器的子集。在未来的第三层交换机中还将具备更多的功能,成为功能更加完备的路由器。例如,除了具有转发的功能外,还将具备自动划分数据流等级及服务等级的功能,以及提供某种形式的QoS等等,这将是第三层交换机的另一个重要特征。

  从20世纪90年代中期起,世界上各大公司都纷纷对第三层交换进行研究,并提出了许多不同的方案,推出了许多产品。比较有影响的有:Cisco公司的标记交换(TAGSwiching),Ipsilon公司的IP交换,东芝公司的信元交换路由器(CSR:CellSwitchingRouter)和IBM公司的ARIS(AggregateRoutebasedIPSwitching),以及IETF的多协议标记交换(MPLS:Multi-ProtocolLabelSwitching)等等。

  TAGSwitching是处于交换边缘的路由器,将每个输入帧的第三层地址映射为简单的标记,然后把有标记的帧转化为ATM信元,再映射到VC上,在网络核心ATM交换机进行标记交换,由路由器保存标记信息表(路由表),用以寻找第三层路由。最后,将标记信元送到目的地路由器上,由目的地路由器去掉信息标记,把信元转化成帧,送到最终的目的端。在这个过程中,通过交换标记(小的数据单元)和仅进行一次简单的标记查询就可提高转发帧的性能。

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